[发明专利]基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法

权利要求书

1.一种基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将成对凸起的开口销设置在底座上，并将单边裂纹中心孔楔入式试样的裂纹穿过开口销的凸起放置在开口销上；

S2、将楔形压杆对准开口销的凸起之间的间隙，对单边裂纹中心孔楔入式试样进行楔入I型裂纹加载，并获取楔入加载方向的位移和楔入加载方向的力；

S3、通过楔入加载方向的位移和楔入加载方向的力，计算得到单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移和单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的力，并绘制单边裂纹中心孔楔入式试样的尖裂纹载荷位移曲线；

S4、获取单边裂纹中心孔楔入式试样的钝裂纹加载参数：通过有限元计算，得到单边裂纹中心孔楔入式试样的钝裂纹载荷位移曲线；钝裂纹载荷位移曲线的载荷即单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的力，钝裂纹载荷位移曲线的位移即单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移；

S5、计算钝裂纹载荷位移曲线线性区域的斜率，得到未扩展时单边裂纹中心孔楔入式试样的柔度，即初始柔度；通过同一位移上尖裂纹加载方向的力、钝裂纹加载方向的力和初始柔度计算得到实时柔度；

S6、获取初始裂纹长度，并通过初始裂纹长度和初始柔度计算单边裂纹中心孔楔入式试样的材料弹性模量，结合实时柔度和材料弹性模量计算得到实时裂纹长度；

S7、对单边裂纹中心孔楔入式试样未扩展前的尖裂纹载荷位移曲线进行位移采样，并通过实时裂纹长度计算单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的弹性位移和塑形位移；

S8、通过塑形位移计算得到单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应变硬化系数N和单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应力硬化指数K；

S9、通过单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应变硬化系数N和单边裂纹中心孔楔入式试样的材料应力硬化指数K绘制单边裂纹中心孔楔入式试样的材料的等效应力应变曲线；

S10、通过弹性位移和塑形位移计算得到单边裂纹中心孔楔入式试样的断裂韧性值；

步骤S7中通过实时裂纹长度计算单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的弹性位移和塑形位移的具体方法为：

根据公式：

得到单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的弹性位移h_Le(i)和塑形位移h_Lp(i)；其中P_Ler为中间参数，a_i为实时裂纹长度，k₁为有效变形体积系数，k₂为与实时裂纹长度a_i相关的有效体积折减系数，k₃为等效应变系数，B为单边裂纹中心孔楔入式试样的厚度，E为单边裂纹中心孔楔入式试样的材料弹性模量，P_L(i)为位移i时的尖裂纹在加载方向的力，为特征长度，取值为W，W为单边裂纹中心孔楔入式试样的剩余韧带长度。

2.根据权利要求1所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法，其特征在于，步骤S3的具体方法包括：

根据公式：

得到单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移V_L(i)和单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的力P_L(i)；其中μ为楔形压杆和开口销之间的摩擦系数，2θ为楔形压杆的楔入角度，sinθ为正弦函数，cosθ为余弦函数，tanθ为正切函数，V_F(j)为楔入加载方向的位移，P_F(j)为楔入加载方向的力，i为单边裂纹中心孔楔入式试样的加载方向的位移坐标点，j为楔入加载方向的位移坐标点。

3.根据权利要求2所述的基于单边裂纹中心孔楔入式试样的测定方法，其特征在于，步骤S5的具体方法包括：

根据公式：

得到实时柔度C_i；其中P_L(i)为位移i时的尖裂纹在加载方向的力，为位移i时的钝裂纹在加载方向的力，C₀为初始柔度。